WO2013037671A2 - Charging circuit for a capacitance and method for charging a capacitance - Google Patents

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WO2013037671A2 PCT/EP2012/067205 EP2012067205W WO2013037671A2 WO 2013037671 A2 WO2013037671 A2 WO 2013037671A2 EP 2012067205 W EP2012067205 W EP 2012067205W WO 2013037671 A2 WO2013037671 A2 WO 2013037671A2
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Abstract

In one embodiment, a charging circuit for a capacitance has a first connection (8) for supplying a supply voltage (Vbat), a second connection (9) for connection to the capacitance (SC), a charging switch (S) which is coupled to the first and second connections (8, 9), and a temperature unit (TMU) with an output (13) which is coupled to a control input of the charging switch (S). The temperature unit (TMU) is set up to control the charging switch (S) on the basis of a difference between an instantaneous temperature (Tist) of the charging circuit and an adjustable upper limit value temperature (Tlimit) of the charging circuit. A method for charging the capacitance is also stated.

Description

Beschreibung description
Ladeschaltung für eine Kapazität und Verfahren zum Aufladen einer Kapazität Charging circuit for a capacity and method for charging a capacity
Die Erfindung betrifft eine Ladeschaltung für eine Kapazität und ein Verfahren zum Aufladen der Kapazität. The invention relates to a charging circuit for a capacity and a method for charging the capacity.
In vielen Anwendungen werden Kapazitäten als Ladungsspeicher verwendet. Ein Beispiel hierfür ist der Betrieb eines Blitz¬ lichts. Die in der Kapazität zwischengespeicherte Ladung wird im Moment des Auslösens des Blitzes beispielsweise einer Blitzlichtleuchtdiode zur Verfügung gestellt. Um dies zu er¬ möglichen, muss der Ladungsspeicher zuerst auf die benötigte Spannung aufgeladen werden. Zum Aufladen einer derartigen Kapazität sind unterschiedliche Methoden bekannt. Eine Möglich¬ keit besteht darin, die Kapazität mit Hilfe eines zu dieser in Reihe geschalteten Widerstands, welcher einen der Kapazität zugeführten Ladestrom begrenzt, aufzuladen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Kapazität direkt über eine Stromquelle mit einem definierten Strom aufzuladen. Beide Möglichkeiten ziehen unter Berücksichtigung thermischer Gegebenheiten eine relativ lange Aufladezeit nach sich. Eine bekannte Möglichkeit einer Ladeschaltung für eine Kapa¬ zität ist in Figur 1 gezeigt. Hier erfolgt das Aufladen mit Hilfe einer Stromquelle Iq, welche von einer Spannungsquelle versorgt wird und der Kapazität C einen Ladestrom in bestimmter Höhe bereitstellt. In einem Beispiel, bei dem die Strom- quelle Iq einen Strom von 1 A liefert, bei dem der Wert der Kapazität 512 mF beträgt und von der Spannungsquelle eine Spannung von 4,4 V bereitgestellt wird, ergibt sich über den Zusammenhang
Figure imgf000004_0001
wobei I der Wert des Ladestroms, C der Wert der Kapazität und U der Wert der Spannung ist, als Ladezeit t ein Wert von
In many applications, capacities are used as charge storage. An example of this is the operation of a flash ¬ light. The charge cached in the capacitance is provided at the moment the flash is fired, for example, to a flash light emitting diode. To make this possible, he ¬, the charge storage must be charged to the required voltage first. For charging such a capacity, different methods are known. A possible ¬ ness is the capacitance by means of a connected thereto in series resistance, which has a limited capacity of the supplied charging current to charge. Another option is to charge the capacitance directly from a power source with a defined current. Both options, taking into account thermal conditions, result in a relatively long charging time. One known way of a charging circuit for a Kapa ¬ capacity is shown in FIG. 1 Here, the charging takes place with the aid of a current source Iq, which is supplied by a voltage source and the capacity C provides a charging current in a certain amount. In an example in which the current source Iq supplies a current of 1 A, in which the value of the capacitance is 512 mF and a voltage of 4.4 V is provided by the voltage source, the relationship arises
Figure imgf000004_0001
where I is the value of the charging current, C is the value of the capacitance and U is the value of the voltage, the charging time t is a value of
2,25 s. Es dauert also 2,25 s, um die Kapazität C von 0 V auf den Wert der Batteriespannung Vbat, nämlich 4,4 V, aufzuladen. In Figur 2 ist der dazugehörige zeitliche Verlauf der Verlustleistung P dargestellt. Die generierte Verlustleistung beträgt anfangs 4,4 W und hat nach 2,25 s den Wert 0 W er¬ reicht. Figur 3 zeigt den zugehörigen Verlauf der Temperatur T der zum Aufladen benutzten Schaltung in °C im Verhältnis zur Zeit t. Aus Figur 3 ist zu erkennen, dass die Temperatur einen Maximalwert von 230 °C erreicht, welche deutlich ober- halb des thermischen Limits von Siliziumchips liegt. Erfah¬ rungsgemäß haben Siliziumchips ein thermisches Limit, welches bei zirka 180 °C liegt. Die beschriebene Möglichkeit, den La¬ dungsspeicher zu laden, würde also den Chip thermisch zerstören . 2.25 s. Thus, it takes 2.25 seconds to charge the capacitance C from 0V to the value of the battery voltage Vbat, namely 4.4V. FIG. 2 shows the associated time profile of the power loss P. The generated power loss is initially 4.4 W and s has the value 0 W ¬ it is sufficient to 2.25. FIG. 3 shows the associated profile of the temperature T of the circuit used for charging in ° C. in relation to time t. From Figure 3 it can be seen that the temperature reaches a maximum value of 230 ° C, which is well above the thermal limit of silicon chips. Experi ¬ has shown silicon chip have a thermal limit, which is about 180 ° C. The option set to load the La ¬ dung storage would therefore destroy the chip thermally.
Eine Aufgabe besteht folglich darin, eine Schaltung und ein Verfahren anzugeben, mit der beziehungsweise mit dem das La¬ den einer Kapazität beschleunigt wird, ohne thermische Gren¬ zen zu überschreiten. An object is thus to provide a circuit and a method to cross with the or with the La ¬ is accelerated capacity without thermal Gren ¬ zen.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstände der abhängigen Ansprüche. In einer Ausführungsform weist eine Ladeschaltung für eine Kapazität einen ersten Anschluss zum Zuführen einer Versorgungsspannung, einen zweiten Anschluss zum Verbinden mit einer Kapazität, einen Ladeschalter, der mit dem ersten und mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist und eine Temperaturein¬ heit auf. Die Temperatureinheit umfasst einen Ausgang, der mit einem Steuereingang des Ladeschalters gekoppelt ist. Die Temperatureinheit ist zur Steuerung des Ladeschalters in Ab- hängigkeit einer Differenz zwischen einer momentanen Temperatur der Ladeschaltung und einer einstellbaren oberen Grenzwerttemperatur der Ladeschaltung eingerichtet. The object is solved with the subjects of the independent claims. Further developments and refinements are each objects of the dependent claims. In one embodiment, a charging circuit for a capacitor comprises a first terminal for supplying a supply voltage, a second terminal for connecting to a capacitor, a charging switch connected to the first and to the second terminal is coupled to a Temperaturein ¬ unit. The temperature unit includes an output coupled to a control input of the charging switch. The temperature unit is configured to control the charging switch as a function of a difference between a current temperature of the charging circuit and an adjustable upper limit temperature of the charging circuit.
Zu Beginn des Ladevorgangs wird der Ladeschalter geschlossen, sodass die Versorgungsspannung über den Ladeschalter der Kapazität zugeführt wird. Die zugeführte Leistung, die sich aus Versorgungsspannung und einem über einem Innenwiderstand des Ladeschalters oder einem Serienwiderstand des Ladeschalters entstehenden Ladestrom ergibt, führt zu einer Erhöhung der momentanen Temperatur der Ladeschaltung. Die Temperatureinheit steuert den Ladeschalter derart, dass die einstellbare obere Grenzwerttemperatur während des Ladevorgangs nicht überschritten wird. Sobald also die Differenz zwischen momentaner Temperatur und oberer Grenzwerttemperatur den Wert Null erreicht hat, wird der Ladeschalter geöffnet. Daraufhin be¬ ginnt die momentane Temperatur wieder zu sinken, und der Ladeschalter wird wieder geschlossen. Dies wird so lange wiederholt, bis am Ende eines Ladezyklus die Kapazität auf einen Sollwert aufgeladen ist. At the beginning of the charging process, the charging switch is closed so that the supply voltage is supplied to the capacity via the charging switch. The supplied power, which results from the supply voltage and a charging current that arises across an internal resistance of the charging switch or a series resistance of the charging switch, leads to an increase in the instantaneous temperature of the charging circuit. The temperature unit controls the charging switch so that the adjustable upper limit temperature is not exceeded during the charging process. As soon as the difference between the current temperature and the upper limit temperature has reached zero, the charging switch is opened. Then be ¬ starts to fall again, the current temperature and the charging switch is closed again. This is repeated until the capacity is charged to a setpoint at the end of a charge cycle.
Dadurch, dass der Ladeschalter in Abhängigkeit der Differenz zwischen momentaner Temperatur und oberer Grenzwerttemperatur gesteuert wird, wird die anschließbare Kapazität so schnell wie möglich und ohne Überschreiten der thermischen Grenzen aufgeladen. The fact that the charging switch is controlled as a function of the difference between the current temperature and the upper limit temperature, the connectable capacity is charged as quickly as possible and without exceeding the thermal limits.
Der Ladeschalter weist einen Innenwiderstand auf. Die obere Grenzwerttemperatur ist beispielsweise in Abhängigkeit der verwendeten Technologie und der eingesetzten Materialien einstellbar. Bei Implementierung mittels Silizium sind 144 °C ein Beispielwert für die obere Grenzwerttemperatur. In einer Weiterbildung weist die Temperatureinheit einen Kom- parator mit Hysterese auf. Der Komparator umfasst eine erste Schaltschwelle in Abhängigkeit der oberen Grenzwerttemperatur und eine zweite Schaltschwelle in Abhängigkeit einer unteren Grenzwerttemperatur . The charging switch has an internal resistance. The upper limit temperature is dependent on the adjustable technology and materials used. When implemented using silicon, 144 ° C is an example of the upper limit temperature. In a further development, the temperature unit has a comparator with hysteresis. The comparator comprises a first switching threshold as a function of the upper limit temperature and a second switching threshold as a function of a lower limit temperature.
Die Hysterese des Komparators führt zu einem Verzögern des Wiedereinschaltens des Ladeschalters, nachdem die obere The hysteresis of the comparator results in a delaying of the reconnection of the charging switch after the upper one
Grenzwerttemperatur erreicht wurde. Der Ladeschalter wird also erst wieder geschlossen, wenn die momentane Temperatur auf den Wert der unteren Grenzwerttemperatur gesunken ist. Limit temperature has been reached. The charging switch is thus closed again only when the current temperature has fallen to the value of the lower limit temperature.
Mit Hilfe der Hysteresefunktion des Komparators kann der Ladevorgang mit Vorteil so eingestellt werden, dass das Aufla¬ den der Kapazität immer am thermischen Limit der Ladeschal- tung und immer mit dem maximal möglichen Temperaturhub er¬ folgt. Dies führt zu einer Beschleunigung des Ladevorgangs. With the help of the hysteresis function of the comparator charging can be set with advantage so that the Aufla ¬ the capacity always follows the thermal limit of the charging circuit and always with the maximum possible temperature stroke he ¬ . This leads to an acceleration of the charging process.
Aufgrund der Wiederverwendung von bereits existierenden Bauteilen wie beispielsweise dem Komparator, dem Ladeschalter und der Generierung der Hysterese wird keine zusätzliche Chipfläche benötigt. Due to the reuse of existing components such as the comparator, the charging switch and the generation of hysteresis no additional chip area is needed.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Komparator einen ersten Eingang, einen weiteren Eingang und einen Ausgang auf. Dem ersten Eingang ist ein Istwertsignal in Abhängigkeit der momentanen Temperatur zugeführt. Dem weiteren Eingang ist ein oberes Grenzwertsignal in Abhängigkeit der oberen Grenzwert¬ temperatur zugeführt. Am Ausgang ist ein Steuersignal als Funktion der Differenz zwischen Istwertsignal und oberem Grenzwertsignal bereitgestellt. In a further embodiment, the comparator has a first input, a further input and an output. The first input is supplied with an actual value signal as a function of the instantaneous temperature. The further input is supplied in dependence of the temperature upper limit ¬ an upper limit signal. At the output is a control signal as Function of the difference between the actual value signal and the upper limit signal provided.
Das Istwertsignal repräsentiert die momentane Temperatur, während das obere Grenzwertsignal die obere Grenzwerttempera¬ tur darstellt. Das Steuersignal, welches als Funktion der Differenz zwischen Istwert- und oberem Grenzwertsignal von dem Komparator erzeugt wird, steuert den Ladeschalter. Die vorliegende Ladeschaltung berücksichtigt einerseits den thermischen Widerstand der Ladeschaltung und andererseits ihr thermisches Tau. Der in der Einheit Kelvin pro Watt angegebe¬ ne thermische Widerstand sagt aus, welchen Temperaturhub das Zuführen einer Verlustleistung in bestimmter Höhe erzeugt. Der thermische Widerstand liefert also eine Information dar¬ über, welche Verlustleistung eine Schaltung verkraftet. Die Endtemperatur einer Schaltung die aufgrund der Zufuhr einer Verlustleistung in bestimmter Höhe erreicht wird, ergibt sich demzufolge als Summe aus derzeitiger Temperatur der Schaltung und dem Produkt aus dem Wert der zugeführten Verlustleistung und dem thermischen Widerstand. The feedback signal representing the instantaneous temperature, while the upper limit value signal represents the upper limit temperature ¬ structure. The control signal, which is generated as a function of the difference between the actual value and the upper limit signal from the comparator, controls the charging switch. On the one hand, the present charging circuit takes into account the thermal resistance of the charging circuit and, on the other hand, its thermal dew. The specified in the unit Kelvin per watt ¬ ne thermal resistance indicates which temperature deviation generates the supply of power loss in a certain amount. Thus, the thermal resistance provides information about ¬ represents that power loss cope with a circuit. The final temperature of a circuit which is reached due to the supply of a power loss of a certain amount, thus results as the sum of the current temperature of the circuit and the product of the value of the power loss and the thermal resistance.
Das Zeitverhalten wird dabei von dem thermischen Tau bestimmt. Das thermische Tau, welches in Sekunden angegeben wird, ist ein Maß dafür, wie lang die Schaltung braucht, um eine durch die zugeführte Leistung und den thermischen Widerstand bedingte Endtemperatur zu erreichen. Nach drei thermischen Tau werden 95 % der Endtemperatur erreicht, während nach fünf thermischen Tau 99 % der Endtemperatur erreicht sind. In einer Weiterbildung weist die Ladeschaltung einen Temperatursensor, der mit dem ersten Eingang des Komparators verbunden und thermisch mit der Ladeschaltung gekoppelt ist, auf. Der Temperatursensor stellt das Istwertsignal bereit. The time behavior is determined by the thermal dew. The thermal tau, which is expressed in seconds, is a measure of how long the circuit takes to reach a final temperature due to the power supplied and the thermal resistance. After three thermal dew 95% of the final temperature is reached, while after five thermal dew 99% of the final temperature are reached. In a development, the charging circuit has a temperature sensor, which is connected to the first input of the comparator and thermally coupled to the charging circuit, on. The temperature sensor provides the feedback signal.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Temperatursensor eine Diode mit einem festgelegten Temperaturkoeffizienten auf . In a further embodiment, the temperature sensor has a diode with a defined temperature coefficient.
Eine Möglichkeit der Implementierung des Temperatursensors ist also die Verwendung einer Diode mit einem bekannten Temperaturverhalten. Die an der Diode abfallende Spannung ändert sich in Abhängigkeit der Temperatur. One way of implementing the temperature sensor is thus the use of a diode with a known temperature behavior. The voltage drop across the diode changes depending on the temperature.
In einer Weiterbildung ist das Grenzwertsignal als einstell¬ bare Vergleichsspannung zugeführt. In a further development, the limit signal is supplied as an adjustable reference voltage.
Die Vergleichsspannung wird so eingestellt, dass sie die obe- re Grenzwerttemperatur repräsentiert. The reference voltage is set to represent the upper limit temperature.
In einer Weiterbildung ist die Temperatureinheit zur Steue¬ rung des Ladeschalters derart eingerichtet, dass der Lade¬ schalter geschlossen wird, wenn das Istwertsignal kleiner als das obere Grenzwertsignal ist, dass der Ladeschalter geöffnet wird, wenn das Istwertsignal größer als das obere Grenzwert¬ signal ist, und dass der Ladeschalter geöffnet bleibt, bis die vom Istwertsignal repräsentierte momentane Temperatur wieder kleiner als die untere Grenzwerttemperatur ist. In one embodiment, the temperature unit for Steue ¬ tion of the charging switch is arranged such that is charging ¬ switch closed when the feedback signal is smaller than the upper limit value signal that the charging switch is opened when the actual value is greater than the upper limit value ¬ signal and that the charge switch remains open until the instantaneous temperature represented by the feedback signal is again lower than the lower limit temperature.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Ladeschalter einen Transistor. Der Transistor weist einen definierten Innenwiderstand auf, welcher beim Ladevorgang den der Kapazität zugeführten Ladestrom begrenzt. In einer alternativen Ausführungsform umfasst der Ladeschalter einen idealen Schalter ohne Innenwiderstand und eine mit diesem Schalter gekoppelte Stromquelle. In a further embodiment, the charging switch comprises a transistor. The transistor has a defined internal resistance, which limits the charging current supplied to the charging current during the charging process. In an alternative embodiment, the charging switch comprises an ideal switch without internal resistance and a current source coupled to this switch.
In einer Ausführungsform weist eine Schaltungsanordnung eine oben beschriebene Ladeschaltung und die Kapazität auf. DieIn one embodiment, a circuit arrangement has a charging circuit described above and the capacity. The
Kapazität ist mit dem zweiten Anschluss der Ladeschaltung und mit einem Bezugspotentialanschluss verbunden. Capacitance is connected to the second terminal of the charging circuit and to a reference potential terminal.
Die Kapazität ist beispielsweise als Superkapazität reali- siert, welche einen hohen Kapazitätswert auf kleiner Fläche realisiert und einen geringen Innenwiderstand aufweist. Dies ist besonders vorteilhaft in der Anwendung als Zwischenspei¬ cher von Ladung für eine Blitzlichtdiode. In einer Ausführungsform weist ein Verfahren zum Aufladen einer Kapazität folgende Schritte auf: The capacitance is realized, for example, as a supercapacitance, which realizes a high capacitance value over a small area and has a low internal resistance. This is particularly advantageous in the application as Zwischenspei ¬ cher of charge for a flash light emitting diode. In one embodiment, a method for charging a capacitor comprises the following steps:
- Zuführen eines Ladestroms in Abhängigkeit einer Versor¬ gungsspannung über einen Ladeschalter einer Ladeschaltung zu der Kapazität, - supplying a charging current in response to a versor ¬ supply voltage via a charging switch a charging circuit to the capacitance,
- Ermitteln einer momentanen Temperatur der Ladeschaltung, Determining a current temperature of the charging circuit,
- Vergleichen der momentanen Temperatur mit einer oberen Grenzwerttemperatur, und Comparing the current temperature with an upper limit temperature, and
- Ansteuern des Ladeschalters in Abhängigkeit einer Differenz zwischen der momentanen Temperatur und der oberen Grenzwert- temperatur, solange bis die Kapazität am Ende eines Ladezyk¬ lus auf einen Sollwert aufgeladen ist. - controlling the charging switch as a function of a difference between the instantaneous temperature and the upper limit value temperature, until the capacity is charged at the end of a Ladezyk ¬ lus to a desired value.
Dadurch dass beim Aufladen die obere Grenzwerttemperatur der Ladeschaltung berücksichtigt wird, wird die Kapazität immer am thermischen Limit der Ladeschaltung aufgeladen. Dies ermöglicht mit Vorteil ein sehr schnelles Aufladen im Rahmen der thermischen Gegebenheiten der Ladeschaltung. Das Verfahren passt sich zusätzlich an veränderliche Größen wie bei- spielsweise die Höhe der Versorgungsspannung, die Höhe der momentanen Temperatur der Ladeschaltung, die thermische Situation in der Umgebung der Ladeschaltung und ähnliches an. Durch das Verfahren ist gewährleistet, dass immer mit der größtmöglichen Geschwindigkeit aufgeladen wird. The fact that the upper limit temperature of the charging circuit is taken into account when charging, the capacity is always charged at the thermal limit of the charging circuit. This advantageously allows a very fast charging in the context of the thermal conditions of the charging circuit. The method additionally adapts to variable variables such as, for example, the level of the supply voltage, the level of the instantaneous temperature of the charging circuit, the thermal situation in the vicinity of the charging circuit and the like. The process ensures that charging is always carried out at the highest possible speed.
Das Verfahren kann ohne digitale Steuerung besonders kostengünstig und platzsparend implementiert werden. The method can be implemented particularly cost-effective and space-saving without digital control.
In einer Weiterbildung erfolgt das Ansteuern des Ladeschal- ters derart, dass der Ladeschalter geschlossen wird, wenn die momentane Temperatur kleiner als die obere Grenzwerttempera¬ tur ist, dass der Ladeschalter geöffnet wird, wenn die momentane Temperatur den Wert der oberen Grenzwerttemperatur erreicht, und dass der Ladeschalter wieder geschlossen wird, wenn die momentane Temperatur kleiner als die untere Grenzwerttemperatur ist. In a further development of the driving of the Ladeschal- carried ters such that the charging switch is closed if the current temperature is less than the upper limit temperature ¬ structure that the charge switch is opened when the current temperature reaches the value of the upper limit temperature, and that the charging switch is closed again when the current temperature is less than the lower limit temperature.
Diese Verfahrensschritte spiegeln die oben bereits beschrie¬ bene Hysterese des eingesetzten Komparators wieder. These steps reflect the above already beschrie ¬ bene hysteresis of the comparator used again.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Ansteuern des Ladeschalters derart, dass der Ladeschalter am Ende eines La¬ dezyklus geöffnet wird oder geschlossen bleibt. Am Ende eines Ladezyklus, welches dadurch festgelegt ist, dass die Kapazität auf den Sollwert, welcher beispielsweise an die Höhe der Versorgungsspannung angepasst ist, aufgeladen ist, wird der Ladeschalter geöffnet oder bleibt geschlossen. In a further embodiment the driving of the load switch is such that the charging switch is opened at the end of La ¬ dezyklus or remains closed. At the end of a charging cycle, which is determined by the fact that the capacity is charged to the desired value, which is adapted to the level of the supply voltage, for example, the charging switch is opened or remains closed.
Die Erfindung wird nachfolgend mit mehreren Ausführungsbei¬ spielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- bezie¬ hungsweise wirkungsgleiche Bauelemente und Schaltungsteile tragen gleiche Bezugszeichen. Insoweit sich Schaltungsteile in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der Figuren wiederholt. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with several Ausführungsbei ¬ games with reference to FIGS. Functional rela ¬ hung as effectively identical components and circuit parts bear like reference numerals. Insofar as circuit parts correspond in function, their description is not repeated in each of the figures. Show it:
Figur 1 ein Beispiel einer Ladeschaltung aus dem Stand der Technik, 1 shows an example of a charging circuit of the prior art,
Figur 2 einen beispielhaften Verlauf der Verlustleistung aus dem Stand der Technik, Figur 3 einen beispielhaften Temperaturverlauf aus dem Stand der Technik, FIG. 2 shows an exemplary course of the power loss from the prior art, FIG. 3 shows an exemplary temperature profile from the prior art,
Figur 4 eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Ladeschaltung nach dem vorgeschlagenen Prinzip, FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a charging circuit according to the proposed principle,
Figur 5 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Ladeschaltung nach dem vorgeschlagenen Prinzip, 5 shows another exemplary embodiment of a charging circuit according to the proposed principle,
Figur 6 ein beispielhaftes Diagramm zur Erläuterung der Hysterese des Komparators, FIG. 6 shows an exemplary diagram for explaining the hysteresis of the comparator,
Figur 7 beispielhafte Diagramme zur Erläuterung des thermischen Taus, Figur 8 beispielhafte Diagramme zur Erläuterung der Lade¬ schaltung nach dem vorgeschlagenen Prinzip, Figur 9 beispielhafte Diagramme bei Aufladen mittels Strom¬ quelle gemäß dem Stand der Technik, und FIG. 7 shows exemplary diagrams for explaining the thermal dew, 8 shows explanatory diagrams for explaining the charging ¬ circuit according to the proposed principle, Figure 9 is exemplary diagrams for charging by means of current ¬ source according to the prior art, and
Figur 10 beispielhafte Diagramme bei Aufladen über einen Wi¬ derstand gemäß dem Stand der Technik. FIG. 10 shows exemplary diagrams when charging via a resistor according to the prior art.
Figur 4 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Ladeschaltung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Ladeschaltung umfasst einen ersten Anschluss 8, dem eine Versorgungsspannung Vbat zugeführt ist, einen zweiten Anschluss 9 zum Verbinden mit einer Kapazität SC, einen Ladeschalter S und eine Temperatureinheit TMU. Der Ladeschalter S ist mit dem ersten und dem zweiten Anschluss 8, 9 gekoppelt und weist einen Innenwiderstand Ri auf. Die Temperatureinheit TMU weist einen Ausgang 13 auf, an dem ein Steuersignal En bereitge- stellt ist, welches einem Steuereingang des Ladeschalters S zugeführt ist. Die Temperatureinheit TMU umfasst einen Kompa- rator Cmp . Dem Komparator Cmp ist über seinen ersten Eingang 11 eine momentane Temperatur Tist der Ladeschaltung zugeführt. Über seinen weiteren Eingang 12 ist dem Komparator Cmp eine einstellbare obere Grenzwerttemperatur Tlimit zugeführt. Die anschließbare Kapazität SC ist mit ihrem anderen An¬ schluss mit einem Bezugspotentialanschluss 10 verbunden. An der Kapazität SC liegt eine Spannung V_scap an. Die Kapazität SC weist beispielsweise eine Superkapazität mit einem bezogen auf die Fläche sehr hohen Kapazitätswert, beispielsweise im mF-Bereich, und einem geringen Innenwiderstand auf. Zu Beginn eines Ladezyklus wird der Ladeschalter S geschlos¬ sen. Über den weiteren Anschluss 9 der Ladeschaltung wird der Kapazität SC ein Ladestrom Ic in Abhängigkeit der Versor¬ gungsspannung Vbat zugeführt. Die Kapazität SC lädt sich auf. Die momentane Temperatur Tist der Ladeschaltung beginnt zu steigen. Sobald die momentane Temperatur Tist den Wert der oberen Grenzwerttemperatur Tlimit erreicht, ändert sich der Wert des Steuersignals En am Ausgang 13 der Temperatureinheit TMU, wodurch der Ladeschalter S geöffnet wird. Die momentane Temperatur Tist sinkt. Hat die momentane Temperatur Tist den Wert einer einstellbaren unteren Grenzwerttemperatur erreicht, so wird der Ladeschalter S wieder geschlossen und die Kapazität SC mit Hilfe des Ladestroms Ic weiter aufgeladen. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die Spannung V_scap an der Kapazität SC auf einen Sollwert aufgeladen ist. Dieser Sollwert ist beispielsweise an die Höhe der Versor¬ gungsspannung Vbat angepasst. Bei Erreichen des Sollwerts, also am Ende eines Ladezyklus, bleibt der Ladeschalter S ge¬ schlossen . FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a charging circuit according to the proposed principle. The charging circuit comprises a first terminal 8, to which a supply voltage Vbat is supplied, a second terminal 9 for connection to a capacitor SC, a charging switch S and a temperature unit TMU. The charging switch S is coupled to the first and second terminals 8, 9 and has an internal resistance Ri. The temperature unit TMU has an output 13, to which a control signal En is provided, which is supplied to a control input of the charging switch S. The temperature unit TMU comprises a comparator Cmp. The comparator Cmp is supplied via its first input 11, a current temperature Tact the charging circuit. Via its further input 12, the comparator Cmp is supplied with an adjustable upper limit temperature Tlimit. The connectable capacitance SC is connected to its other An ¬ circuit with a reference potential terminal 10. At the capacitance SC is applied to a voltage V_scap. By way of example, the capacitance SC has a supercapacitance with a capacitance value which is very high in relation to the area, for example in the mF range, and has a low internal resistance. At the start of a charge cycle, the charge switch S CLOSED ¬ sen is. The capacitance SC is supplied to a charging current Ic as a function of the supply voltage Vbat versor ¬ via the further terminal 9 of the charging circuit. The capacity SC charges up. The current temperature T ist of the charging circuit starts to increase. As soon as the instantaneous temperature Tact reaches the value of the upper limit temperature Tlimit, the value of the control signal En changes at the output 13 of the temperature unit TMU, whereby the charge switch S is opened. The current temperature Tist drops. If the instantaneous temperature Tact has reached the value of an adjustable lower limit temperature, the charging switch S is closed again and the capacitance SC is charged further with the aid of the charging current Ic. This process is repeated until the voltage V_scap at the capacitor SC is charged to a desired value. This target value is adjusted, for example, at the height of the versor ¬ supply voltage Vbat. Upon reaching the set point, at the end of a charge cycle, the charging switch S remains closed ge ¬.
Die Steuerung des Ladeschalters S und somit der gesamte Lade¬ zyklus erfolgen in Abhängigkeit der Differenz zwischen momentaner Temperatur Tist und der oberen Grenzwerttemperatur Tlimit der Ladeschaltung. Durch diese temperaturabhängige Steuerung wird mit Vorteil die größtmögliche Geschwindigkeit beim Laden der Kapazität SC erzielt, wobei thermische Grenz¬ werte wie beispielsweise die obere Grenzwerttemperatur Tlimit nicht überschritten werden. Figur 5 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform ei¬ ner Ladeschaltung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. In Ergänzung zur Ausführungsform von Figur 4 ist hier die Temperatureinheit TMU sowie die äußere Beschaltung der Ladeschaltung detaillierter dargestellt. Die Temperatureinheit TMU umfasst zusätzlich zu Figur 4 einen Temperatursensor TS sowie eine Spannungsquelle zum Bereitstellen einer einstellbaren Vergleichsspannung Vdc . Der Temperatursensor TS ist einerseits mit dem ersten Anschluss 8 der Ladeschaltung und andererseits mit dem Bezugspotentialanschluss 10 verbunden. Der Tempera¬ tursensor TS weist eine Stromquelle zum Bereitstellen eines Stroms Idc und eine Diode D auf. Die Diode D ist mit der Stromquelle gekoppelt. The control of the charging switch S and thus the entire load cycle ¬ place as a function of the difference between the current temperature Tact and the upper limit temperature Tlimit the charging circuit. Due to this temperature-dependent control is achieved with the greatest possible advantage of the speed of charging the capacitance SC, wherein thermal boundary ¬ values such as the upper limit temperature Tlimit are not exceeded. Figure 5 shows another exemplary embodiment ei ¬ ner charging circuit according to the proposed principle. In addition to the embodiment of Figure 4 here is the temperature unit TMU and the external wiring of the charging circuit shown in more detail. The temperature unit TMU comprises, in addition to FIG. 4, a temperature sensor TS and a voltage source for providing an adjustable reference voltage Vdc. The temperature sensor TS is connected on the one hand to the first terminal 8 of the charging circuit and on the other hand to the reference potential terminal 10. The tempera ¬ tursensor TS includes a current source for providing a current Idc and a diode D. The diode D is coupled to the power source.
Bei konstantem Strom weist die Diode D einen über einen weiten Temperaturbereich konstanten Temperaturkoeffizienten von beispielsweise -2 mV/K auf. Eine an der Diode D abfallende Spannung Vd sinkt demnach um 2mV, wenn sich die Temperatur um 1K erhöhtgemäß folgender Gleichung: At constant current, the diode D has a constant over a wide temperature range temperature coefficient of, for example, -2 mV / K. Accordingly, a voltage Vd dropped across the diode D decreases by 2mV as the temperature increases by 1K according to the following equation:
Vd ^ 2 mV Vd ^ 2 mV
dT ~ K  dT ~ K
Dabei stellen Vd die Spannung Vd an der Diode D, -2 mV/K den Temperaturkoeffizienten der Diode D und dT die Änderung der momentanen Temperatur Tist der Ladeschaltung dar. Here, Vd represent the voltage Vd at the diode D, -2 mV / K the temperature coefficient of the diode D and dT the change of the instantaneous temperature Tact of the charging circuit.
Die am Verbindungspunkt zwischen Stromquelle und Diode D des Temperatursensors TS abfallende Spannung Vd wird als Istwert- signal Vtemp_actual dem ersten Eingang 11 des Komparators Cmp zugeführt. Die Vergleichsspannung Vdc wird dem Komparator Cmp an seinem zweiten Eingang 12 als oberes Grenzwertsignal The voltage Vd dropping at the connection point between the current source and the diode D of the temperature sensor TS is supplied as an actual value signal Vtemp_actual to the first input 11 of the comparator Cmp. The comparison voltage Vdc is the comparator Cmp at its second input 12 as the upper limit signal
Vtemp_cmp zugeführt. Der Komparator Cmp ist wie dargestellt ein Komparator mitSupplied to Vtemp_cmp. The comparator Cmp is as shown a comparator with
Hysterese, welcher eine erste Schaltschwelle und eine zweite Schaltschwelle aufweist. Die erste Schaltschwelle wird reprä- sentiert von dem oberen Grenzwertsignal Vtemp_cmp, welches ein Maß für die obere Grenzwerttemperatur Tlimit ist. Die zweite Schaltschwelle des Komparators Cmp wird in Abhängig¬ keit einer unteren Grenzwerttemperatur eingestellt. Die Hysteresis, which has a first switching threshold and a second switching threshold. The first switching threshold is represented sent from the upper limit signal Vtemp_cmp, which is a measure of the upper limit temperature Tlimit. The second switching threshold of the comparator CMP is set in Depending ¬ ness of a lower limit temperature. The
Hysterese des Komparators Cmp wird in Figur 6 detailliert be¬ schrieben . Hysteresis of comparator Cmp is detailed in Figure 6 be attributed ¬.
Die äußere Beschaltung der Ladeschaltung umfasst eine Energiequelle Bat, die die Versorgungsspannung Vbat bereitstellt und die Kapazität SC. The external circuitry of the charging circuit comprises a power source Bat, which provides the supply voltage Vbat and the capacitance SC.
Die Ladeschaltung bildet zusammen mit der Kapazität SC eine Schaltungsanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Figur 6 zeigt ein beispielhaftes Diagramm zur Erläuterung der Hysterese des Komparators von Figur 4 und 5. Auf der X-Achse ist die momentane Temperatur Tist dargestellt, während die Y-Achse das Steuersignal En am Ausgang des Komparators reprä¬ sentiert. Das Steuersignal En nimmt Werte zwischen Null und Eins an. Auf der X-Achse sind die zwei Schaltschwellen desThe charging circuit forms together with the capacitance SC a circuit arrangement according to the proposed principle. 6 shows an exemplary diagram for explaining hysteresis of the comparator of Figure 4 and 5. On the X axis is the instantaneous temperature Tist is shown, while the Y-axis of the control signal En repre sented ¬ at the output of the comparator. The control signal En assumes values between zero and one. On the X-axis are the two switching thresholds of the
Komparators eingezeichnet, nämlich die obere Grenzwerttempe¬ ratur Tlimit und die untere Grenzwerttemperatur Tu. Des Wei¬ teren ist eine Umgebungstemperatur Tamb eingezeichnet, welche die Temperatur der Umgebung der Ladeschaltung repräsentiert. Comparator located, namely, the upper limit temperature Tlimit Tempe ¬ and the lower limit temperature Tu. Des Wei ¬ direct an ambient temperature Tamb is located, which represents the temperature of the environment of the charging circuit.
Wie bereits beschrieben, wird am Anfang eines Ladezyklus der Ladeschalter S gesteuert von dem Steuersignal En eingeschal¬ tet, wie aus dem aufsteigenden Ast der dargestellten Schaltfunktion zu erkennen. Dadurch wird die Versorgungsspannung Vbat an den zweiten Anschluss 9 der Ladeschaltung geschaltet und die Kapazität SC beginnt sich aufzuladen. Die momentane Temperatur Tist steigt, wie aus dem nach Rechts gerichteten Ast der dargestellten Schaltfunktion zu erkennen. Sobald die momentane Temperatur Tist den Wert der oberen Grenzwerttempe¬ ratur Tlimit erreicht, wird der Ladeschalter S durch das Steuersignal En geöffnet beziehungsweise ausgeschaltet gemäß dem fallenden Ast der Schaltfunktion. Folglich fällt die Tem- peratur Tist gemäß dem nach Links gerichteten Ast der Schaltfunktion. Sobald die momentane Temperatur Tist den Wert der unteren Grenzwerttemperatur Tu erreicht, schaltet das Steuersignal En am Ausgang des Komparators Cmp von Null auf Eins, wodurch der Ladeschalter S geschlossen und die dargestellte Schaltfunktion erneut durchlaufen wird. Hat die Spannung an der Kapazität ihren Sollwert erreicht, wird die Schaltfunkti¬ on an beliebiger Stelle verlassen. As described earlier, at the beginning of a charge cycle, the charge switch S is controlled by the control signal En is stale ¬ tet, as can be seen from the ascending branch of the switching function shown. As a result, the supply voltage Vbat is switched to the second terminal 9 of the charging circuit and the capacitance SC begins to charge. The instantaneous temperature Tact increases, as can be seen from the rightward branch of the illustrated switching function. As soon as the instantaneous temperature Tis the value of the upper limit temperature Tlimit Tempe ¬ reached, the charging switch S is opened by the control signal En or off according to the falling branch of the switching function. Consequently, the temperature Tist falls according to the left-hand branch of the switching function. As soon as the instantaneous temperature Tact reaches the value of the lower limit temperature Tu, the control signal En at the output of the comparator Cmp switches from zero to one, whereby the charging switch S is closed and the illustrated switching function is run through again. Has reached its desired value of the capacitance the voltage on Schaltfunkti ¬ is exited at any point.
Der Wert der oberen Grenzwerttemperatur Tlimit wird in Abhän- gigkeit des in der Schaltung eingesetzten Halbleitermaterials festgelegt. Der Wert der unteren Grenzwerttemperatur Tu ist frei definierbar in einem Intervall zwischen der Umgebungstemperatur Tamb und der oberen Grenzwerttemperatur Tlimit. Durch Wahl eines Werts der unteren Grenzwerttemperatur Tu, welcher oberhalb der Umgebungstemperatur Tamb liegt, wird sichergestellt, dass die Kapazität SC vollständig aufgeladen wird . The value of the upper limit temperature Tlimit is determined as a function of the semiconductor material used in the circuit. The value of the lower limit temperature Tu is freely definable in an interval between the ambient temperature Tamb and the upper limit temperature Tlimit. By choosing a value of the lower limit temperature Tu, which is above the ambient temperature Tamb, it is ensured that the capacitance SC is fully charged.
Figur 7 zeigt beispielhafte Diagramme zur Erläuterung des thermischen Taus. Das obere Diagramm zeigt den Verlauf der einer Schaltung zugeführten Leistung P in Einheiten von Watt. Das untere Diagramm zeigt zwei verschiedene Verläufe der mo¬ mentanen Temperatur Tist in Grad Celsius. Dem gezeigten Beispiel liegt eine Ladeschaltung mit einem thermischen Widerstand von 40 K/W zugrunde, der eine Leistung von 1 W für 2 s zugeführt wird. Die Anfangstemperatur beträgt 85 °C. Bei der mit 1 gekennzeichneten Kurve beträgt der Wert des thermischen Taus 100 ms, während bei der mit 2 gekenn¬ zeichneten Kurve der Wert des thermischen Taus 200 ms be¬ trägt . Es ist deutlich zu erkennen, dass bei Kurve 1 95 % des End¬ werts von 125 °, also 123 °C, nach 300 ms erreicht werden, während bei Zufuhr der gleichen Leistung dieser Wert in Kurve 2 erst bei 600 ms erreicht wird. Die Ladeschaltung nach dem vorgeschlagenen Prinzip begrenzt die der aufzuladenden Kapazität zugeführte Leistung sowohl in ihrer Höhe als auch in ihrer zeitlichen Dauer unter Berücksichtigung der thermischen Gegebenheiten der Ladeschaltung und erreicht so vorteilhafterweise jeweils die größtmögliche Aufladegeschwindigkeit . FIG. 7 shows exemplary diagrams for explaining the thermal dew. The upper diagram shows the curve of the power P supplied to a circuit in units of watts. The lower diagram shows two different profiles of the mo ¬ mentanen temperature Tist in degrees Celsius. The example shown is based on a charging circuit with a thermal resistance of 40 K / W, which is supplied with a power of 1 W for 2 s. The initial temperature is 85 ° C. For the curve marked 1, the value is the thermal Toff 100 ms, whereas in the marked with 2 ¬ plotted curve reflects the value of the thermal Toff be 200 ms ¬. It can be clearly seen that in curve are reached after 300 ms 1 95% of the end ¬ value of 125 °, ie 123 ° C, while supplying the same power this value is reached in curve 2 until 600 ms. The charging circuit according to the proposed principle limits the power supplied to the capacity to be charged, both in terms of their height and in terms of their duration, taking into account the thermal characteristics of the charging circuit and thus advantageously achieves the highest possible charging speed.
Figur 8 zeigt beispielhafte Diagramme zur Erläuterung der La¬ deschaltung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die einzelnen Diagramme sind im Verlauf zur Zeit t in Sekunden dargestellt. Die erste Zeile zeigt den Verlauf des Steuersignals En. Die zweite Zeile zeigt den Verlauf der momentanen Temperatur Tist in Grad Celsius. Die dritte Zeile zeigt den Verlauf der Ver¬ sorgungsspannung Vbat sowie der Spannung V_scap an der Kapazität in Volt. Die vierte Zeile zeigt den Verlauf des Lade- Stroms Ic in Ampere. Die fünfte Zeile zeigt den Verlauf der zugeführten Leistung P in Watt. Figure 8 shows exemplary diagrams for explaining the La ¬ circuit according to the proposed principle. The individual diagrams are shown in the course of time t in seconds. The first line shows the course of the control signal En. The second line shows the course of the current temperature Tact in degrees Celsius. The third line shows the course of Ver ¬ supply voltage Vbat and the voltage V_scap on the capacitance in volts. The fourth line shows the course of the charging current Ic in amperes. The fifth line shows the course of the supplied power P in watts.
Das Ein- und Ausschalten der zugeführten Leistung P beziehungsweise des Ladestroms Ic und die daraus resultierende Schwankung der Temperatur Tist zwischen einer unteren Grenzwerttemperatur von 140 °C und einer oberen Grenzwerttemperatur von 144 °C sind deutlich zu erkennen. Dies entspricht einer Hystere von 4 °C. Die Spannung V_scap an der Kapazität steigt währenddessen kontinuierlich an. Der Ladevorgang ist nach 4,2 s abgeschlossen, wenn die Kapazität auf einen beispielhaften Sollwert von 4V aufgeladen ist. Figur 9 zeigt beispielhafte Diagramme bei Aufladen mittels Stromquelle gemäß dem Stand der Technik. In den jeweiligen Zeilen der Diagramme sind mit Ausnahme der ersten Zeile die gleichen Größen gezeigt wie unter Figur 8, sodass ein Vergleich möglich ist. Die erste Zeile zeigt hier die Aktivie- rung des Ladevorgangs mittels eines Signals On . Beim konven¬ tionellen Laden mit Hilfe einer Stromquelle, wie beispiels¬ weise mit der Schaltung aus Figur 1, wird der Ladestrom Ic kontinuierlich zugeführt. Um die Schaltung thermisch nicht zu zerstören, kann jedoch lediglich ein Ladestrom Ic von in etwa 350 mA zugeführt werden. Somit ist die Spannung V_scap an der Kapazität erst nach der deutlich längeren Zeit von 5,8 s auf den gleichen Wert wie unter Figur 8 aufgeladen. The switching on and off of the supplied power P or the charging current Ic and the resulting fluctuation of the temperature Tist between a lower limit temperature of 140 ° C and an upper limit temperature of 144 ° C can be clearly seen. This corresponds to a hysteresis of 4 ° C. The voltage V_scap at the capacity meanwhile rises steadily. Charging is completed after 4.2 s when the capacity is charged to an exemplary 4V setpoint. FIG. 9 shows exemplary diagrams when charging by means of a current source according to the prior art. In the respective lines of the diagrams, with the exception of the first line, the same sizes are shown as in FIG. 8, so that a comparison is possible. The first line shows the activation of the charging process by means of a signal On. When ¬ conven tional loading by means of a power source, such ¬ example, with the circuit of Figure 1, the charging current Ic is supplied continuously. In order not to destroy the circuit thermally, however, only a charging current Ic of about 350 mA can be supplied. Thus, the voltage V_scap on the capacitor is charged to the same value as in FIG. 8 only after the much longer time of 5.8 s.
Figur 10 zeigt beispielhafte Diagramme bei Aufladen über ei- nen Widerstand gemäß dem Stand der Technik. Auch hier sind die gleichen Größen dargestellt wie in Figur 9. Ein Widerstand begrenzt hier den maximal zugeführten Ladestrom Ic. Der Wert des Widerstands beträgt beispielsweise 12 Ω. Die Kapazi¬ tät ist hier erst nach 15 s auf den gewünschten Wert aufgela- den. Eine Verringerung des Widerstandswerts ist nicht mög¬ lich, da sonst der größere Ladestrom Ic eine thermische Zer¬ störung der Ladeschaltung nach sich ziehen würde. FIG. 10 shows exemplary diagrams when charging via a resistor according to the prior art. Again, the same sizes are shown as in Figure 9. Here, a resistor limits the maximum supplied charging current Ic. The value of the resistor is for example 12 Ω. The capaci ¬ ty is here only after 15 s some charged to the desired value to. A reduction of the resistance value is not mög ¬ Lich, otherwise the larger charging current Ic would result in a thermal cerium ¬ interference of the charging circuit according to it.
Die Diagramme machen noch einmal deutlich, dass mit der vor- geschlagenen Ladeschaltung und dem vorgeschlagenen Verfahren ein deutlich schnelleres Aufladen der Kapazität ermöglicht wird, ohne der Schaltung thermischen Schaden zuzufügen. Bezugs zeichenliste The diagrams make it clear once again that the proposed charging circuit and the proposed method allow a much faster charging of the capacitor without causing thermal damage to the circuit. Reference sign list
1, 2 Kurve 1, 2 curve
8 - 11 Anschluss  8 - 11 connection
Cmp Komparator  Cmp comparator
D Diode  D diode
S Ladeschalter S charging switch
Ri InnenwiderstandRi internal resistance
Tist, Tlimit Temperatur Tist, Tlimit temperature
Tu, T Temperatur Tu, T temperature
V_scap, Vbat Spannung  V_scap, Vbat voltage
Vd, Vcmp Spannung  Vd, Vcmp voltage
Vdc, V9 Spannung  Vdc, V9 voltage
En Steuersignal En control signal
TS TemperatursensorTS temperature sensor
TMU TemperatureinheitTMU temperature unit
Ic Ladestrom Ic charging current
C, SC Kapazität  C, SC capacity
Vtemp cmp; Vtemp_actual Signal  Vtemp cmp; Vtemp_actual signal
Bat Energiequelle Bat energy source
Idc Strom Idc electricity
Iq Stromquelle Iq power source
On Signal On signal

Claims

Ladeschaltung für eine Kapazität, aufweisend Charging circuit for a capacity comprising
- einen ersten Anschluss (8) zum Zuführen einer Versorgungsspannung (Vbat) ,  a first terminal (8) for supplying a supply voltage (Vbat),
- einen zweiten Anschluss (9) zum Verbinden mit der Kapazität (SC) ,  a second connection (9) for connection to the capacitance (SC),
- einen Ladeschalter (S) , der mit dem ersten und mit dem zweiten Anschluss (8, 9) gekoppelt ist, und  a charging switch (S) coupled to the first and second terminals (8, 9), and
- eine Temperatureinheit (TMU) mit einem Ausgang (13), der mit einem Steuereingang des Ladeschalters (S) gekop¬ pelt ist, - a temperature unit (TMU) having an output (13) which is connected to a control input of the charging switch (S) gekop ¬ pelt,
wobei die Temperatureinheit (TMU) zur Steuerung des La¬ deschalters (S) in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einer momentanen Temperatur (Tist) der Ladeschaltung und einer einstellbaren oberen Grenzwerttemperatur (Tlimit) der Ladeschaltung eingerichtet ist. wherein the temperature unit (TMU) is arranged to control the La ¬ deschalters (S) in response to a difference between a current temperature (TIST) of the charging circuit and an adjustable upper limit temperature (Tlimit) of the charging circuit.
Ladeschaltung nach Anspruch 1, Charging circuit according to claim 1,
wobei die Temperatureinheit (TMU) einen Komparator (Cmp) mit Hysterese umfasst und wobei der Komparator (Cmp) ei¬ ne erste Schaltschwelle in Abhängigkeit der oberen wherein the temperature unit (TMU) comprises a comparator (Cmp) with hysteresis and wherein the comparator (Cmp) ei ¬ ne first switching threshold depending on the upper
Grenzwerttemperatur (Tlimit) und eine zweite Schalt¬ schwelle in Abhängigkeit einer einstellbaren unteren Grenzwerttemperatur (Tu) aufweist. Limit temperature (Tlimit) and a second switching ¬ threshold in response to an adjustable lower limit temperature (Tu).
Ladeschaltung nach Anspruch 2, Charging circuit according to claim 2,
wobei der Komparator (Cmp) the comparator (Cmp)
-einen ersten Eingang (11), dem ein Istwertsignal  a first input (11), which is an actual value signal
(Vtemp_actual ) in Abhängigkeit der momentanen Temperatur (Tist) zugeführt ist, - einen weiteren Eingang (12), dem ein Grenzwertsignal (Vtemp_cmp) in Abhängigkeit der oberen Grenzwerttempera¬ tur (Tlimit) zugeführt ist, und (Vtemp_actual) is supplied as a function of the instantaneous temperature (Tist), - a further input (12) to which a threshold signal (Vtemp_cmp) depending on the upper limit value tempera ture ¬ (Tlimit) is supplied, and
- einen Ausgang (13), an dem ein Steuersignal (En) als Funktion der Differenz zwischen Istwertsignal  - An output (13) to which a control signal (En) as a function of the difference between the actual value signal
(Vtemp_actual ) und Grenzwertsignal (Vtemp_cmp) bereitge¬ stellt ist, (Vtemp_actual) and limit signal (Vtemp_cmp) is bereitge ¬ provides,
aufweist . having .
Ladeschaltung nach Anspruch 3, Charging circuit according to claim 3,
weiter aufweisend einen Temperatursensor (TS) , der mit dem ersten Eingang (11) des Komparators (Cmp) verbunden und thermisch mit der Ladeschaltung gekoppelt ist. further comprising a temperature sensor (TS) connected to the first input (11) of the comparator (Cmp) and thermally coupled to the charging circuit.
Ladeschaltung nach Anspruch 4, Charging circuit according to claim 4,
wobei der Temperatursensor (TS) eine Diode (D) mit einem festgelegten Temperaturkoeffizienten aufweist. wherein the temperature sensor (TS) comprises a diode (D) having a predetermined temperature coefficient.
Ladeschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, Charging circuit according to one of claims 3 to 5,
wobei das Grenzwertsignal (Vtemp_cmp) als einstellbarewhere the limit signal (Vtemp_cmp) as adjustable
Vergleichsspannung (Vdc) zugeführt ist. Comparison voltage (Vdc) is supplied.
Ladeschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, Charging circuit according to one of claims 2 to 6,
wobei die Temperatureinheit (TMU) zur Steuerung des La¬ deschalters (S) derart eingerichtet ist, dass der Lade¬ schalter (S) geschlossen wird, wenn das Istwertsignal (Vtemp_actual ) kleiner als das obere Grenzwertsignal (Vtemp_cmp) ist, und dass der Ladeschalter (S) geöffnet wird, wenn das Istwertsignal (Vtemp_actual ) größer als das obere Grenzwertsignal (Vtemp_cmp) ist, und dass der Ladeschalter (S) geöffnet bleibt, bis die vom Istwert¬ signal (Vtemp_actual ) repräsentierte momentane Tempera- tur (Tist) wieder kleiner als die untere Grenzwerttempe¬ ratur (Tu) ist. wherein the temperature unit (TMU) for controlling the La ¬ deschalters (S) is arranged such that the charge ¬ switch (S) is closed when the actual value signal (Vtemp_actual) is smaller than the upper limit signal (Vtemp_cmp), and that the charging switch (S) is opened when the actual value signal (Vtemp_actual) is greater than the upper limit signal (Vtemp_cmp), and that the charging switch (S) remains open until the instantaneous temperature represented by the actual value ¬ signal (Vtemp_actual). tur (Tist) is again smaller than the lower limit value Tempe ¬ temperature (Tu).
Ladeschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, Charging circuit according to one of claims 1 to 7,
wobei der Ladeschalter (S) einen Transistor umfasst. wherein the charging switch (S) comprises a transistor.
Schaltungsanordnung mit einer Ladeschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, Circuit arrangement with a charging circuit according to one of claims 1 to 8,
weiter aufweisend die Kapazität (SC) , die mit dem zwei¬ ten Anschluss (9) der Ladeschaltung und einem Bezugspo- tentialanschluss (10) verbunden ist. further comprising the capacitance (SC) which is connected to the two ¬ th connection (9) of the charging circuit and a Bezugspo- tentialanschluss (10).
Verfahren zum Aufladen einer Kapazität aufweisend folgende Schritte: Method for charging a capacitor, comprising the following steps:
- Zuführen eines Ladestroms (Ic) in Abhängigkeit einer Versorgungsspannung (Vbat) über einen Ladeschalter (S) einer Ladeschaltung zu der Kapazität (SC) ,  Supplying a charging current (Ic) as a function of a supply voltage (Vbat) via a charging switch (S) of a charging circuit to the capacitor (SC),
- Ermitteln einer momentanen Temperatur (Tist) der Ladeschaltung,  Determining a current temperature (Tist) of the charging circuit,
- Vergleichen der momentanen Temperatur (Tist) mit einer oberen Grenzwerttemperatur (Tlimit) , und  - Compare the current temperature (Tist) with an upper limit temperature (Tlimit), and
- Ansteuern des Ladeschalters (S) in Abhängigkeit einer Differenz zwischen der momentanen Temperatur (Tist) und der oberen Grenzwerttemperatur (Tlimit) , solange bis die Kapazität (SC) am Ende eines Ladezyklus auf einen Soll¬ wert aufgeladen ist. - Controlling the charging switch (S) in response to a difference between the current temperature (TIST) and the upper limit temperature (Tlimit), until the capacity (SC) is charged at the end of a charging cycle to a nominal ¬ value.
Verfahren nach Anspruch 10, Method according to claim 10,
wobei das Ansteuern des Ladeschalters (S) so erfolgt, dass der Ladeschalter (S) wherein the driving of the charging switch (S) takes place such that the charging switch (S)
- geschlossen wird, wenn die momentane Temperatur (Tist) kleiner als die obere Grenzwerttemperatur (Tlimit) ist, - geöffnet wird, wenn die momentane Temperatur (Tist) den Wert der oberen Grenzwerttemperatur (Tlimit) erreicht, und - is closed when the current temperature (Tact) is less than the upper limit temperature (Tlimit), - is opened when the current temperature (Tist) reaches the value of the upper limit temperature (Tlimit), and
- wieder geschlossen wird, wenn die momentane Temperatur (Tist) kleiner als eine untere Grenzwerttemperatur (Tu) ist .  - is closed again when the current temperature (Tist) is less than a lower limit temperature (Tu).
Verfahren nach Anspruch 11, Method according to claim 11,
wobei das Ansteuern des Ladeschalters (S) so erfolgt, dass der Ladeschalter (S) am Ende eines Ladezyklus ge¬ öffnet wird oder geschlossen bleibt. wherein the driving of the charging switch (S) is such that the charging switch (S) ge ¬ opens at the end of a charge cycle or remains closed.
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